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为明确协同进化在不同依赖程度共生关系(专性共生 vs 兼性共生)中的差异,研究人员利用合成酵母共生系统,通过调控环境中共生资源可获得性操纵依赖度,结合时间转移试验等分析发现,兼性共生协同进化更弱、相关正选择基因更少,揭示依赖度影响共生协同进化强度与性状进化速率。
协同进化(coevolution)是物种间互利共生(mutualism)和拮抗作用中普遍存在的多样化驱动因素。在互利共生关系中,协同进化可导致共生伙伴间的性状互补(trait complementarity),进而促进双方的持续共存。尽管其重要性显著,但目前关于互利共生中协同进化的认知大多来自专性共生(obligate mutualism)研究,而对于兼性共生(facultative mutualism)—— 这一可能最为常见的共生类型 —— 的协同进化动态却知之甚少。
为评估兼性共生中的协同进化动态并与专性共生进行比较,研究人员构建了一个合成酵母共生系统,其中伙伴间交换必需营养资源。通过控制环境中共生资源的可获得性来操纵共生依赖程度,并利用时间转移试验(time-shift assays)追踪共生性状随时间的进化过程以衡量协同进化。此外,研究人员对进化后的共生体和祖先共生体进行基因分型(genotyping),以检验兼性共生与专性共生中协同进化选择强度的差异。
研究发现,兼性共生和专性共生中均存在协同进化证据,但兼性共生中的协同进化更弱且速率更慢。进一步研究表明,专性共生体中观察到性状互补的进化,而兼性共生体中未发现类似现象。基因分析显示,专性共生体中经历正选择(positive selection)的单核苷酸多态性(SNPs)数量多于兼性共生体。综上,这些结果有力证明了共生依赖程度会影响协同进化强度和性状进化速率。